Uusi tutkimus on paljastanut muutoksia satojen geenien ilmentymisessä sammakoissa, jotka elävät vuoden 2011 ydinonnettomuuden saastuttamilla alueilla. Vaikka niiden siemennesteen tuotanto on lisääntynyt, tutkijat varoittavat mahdollisista piilevistä vaikutuksista niiden hedelmällisyyteen ja kehitykseen.
Sisällysluettelo
Yli kymmenen vuoden ajan Fukushiman ydinvoimalaonnettomuuden seurauksena saastunut alue on ollut tieteellisen seurannan alla. Kuitenkin uusi tutkimus, joka esiteltiin kokeellisen biologian seuran vuosikokouksessa, on ottanut tärkeän askeleen eteenpäin: tutkimus säteilyn vaikutuksesta siellä selviytyneiden villieläinten lisääntymiskykyyn . Keskiössä on pieni mutta rohkea sankaritar: japanilainen puukonna ( Dryophytes japonicus ).
Mitä tapahtuu niiden sperma, geenit ja hormonit useiden sukupolvien jälkeen radioaktiivisessa ympäristössä? Tutkijoiden löytö ei vain hämmästytä, vaan pakottaa meidät myös miettimään uudelleen ydinonnettomuuden pitkäaikaisia ympäristövaikutuksia. Tietenkin tämä voidaan yleistää muihin ydinonnettomuuksiin .LemmikkieläimetTšernobylin kulkukoirat ovat ainutlaatuisia, mutta ei säteilyn takia.
Avoin laboratorio Japanissa
Fukushiman onnettomuus vuonna 2011 johti suuren määrän radioaktiivisten aineiden pääsemiseen ympäristöön. Vaikka monet lajit ovat lähteneet näiltä alueilta tai kadonneet, toiset ovat jääneet tai ilmestyneet myöhemmin asuttamaan alueita, joilla ihmiset eivät enää asu.
Uusi tutkimus, jota johti Lea Dusk (ASNR, Ranska), hyödynsi tätä ”ekologista ikkunaa” analysoidakseen kroonisen säteilyaltistuksen vaikutuksia näissä muuttuneissa maisemissa elävien sammakoiden lisääntymisbiologiaan.
Tutkijat keräsivät Dryophytes japonicus -näytteitä alueelta, jossa säteilyn taso vaihteli. He keskittyivät siementen, sperman, testosteronin ja geenien aktiivisuuden arviointiin. He käyttivät myös transkriptiotyökaluja määrittääkseen, mitkä geenit aktivoituvat tai dereguloituvat säteilyn vaikutuksesta.
Enemmän spermaa – parempi lisääntyminen? Ei välttämättä.
Yksi merkittävimmistä havainnoista oli gonadosomaattisen indeksin (sukupuolirauhasten suhteellinen koko suhteessa kehoon) kasvu säteilyaltistuksen kohteeksi joutuneilla yksilöillä. Näillä eläimillä havaittiin myös korkeampi siittiöiden pitoisuus. Tämä voidaan ilmeisesti tulkita lisääntymiskykyä edistäväksi tekijäksi.
Tutkijat ovat kuitenkin varovaisia. Siittiöiden määrän kasvusta huolimatta ei ole vielä vahvistettu, ovatko niiden laatu ja hedelmöityskyky yhtä hyvät. Tällaisia perustavanlaatuisia ominaisuuksia, kuten siittiöiden liikkuvuus, joka on keskeinen tekijä lisääntymiskyvyllä, tutkitaan edelleen.
Tämäntyyppiset fysiologiset reaktiot voivat olla kompensatorisia mekanismeja : organismi, joka havaitsee vihamielisen ympäristön, voi panostaa enemmän energiaa lisääntymiseen jälkeläisten turvaamiseksi, vaikka se ei takaa, että sperma toimii kunnolla.
Geenit kertovat: säteily jättää molekyylijäljen
Ymmärtääkseen, liittyikö näihin fyysisiin muutoksiin muutoksia solutasolla, tutkijaryhmä sekvensoivat sammakoiden transkriptiot – joukon geenejä, jotka aktivoituvat tiettynä ajankohtana. Tunnistettiin yli 9000 geeniä, jotka ilmentyvät kiveksissä , ja noin 10 % niistä osoitti merkittäviä säteilyyn liittyviä muutoksia.
Kuten alkuperäisessä artikkelissa todetaan: ”Noin 10 %:n geenien alaryhmä osoitti erilaisen ilmentymismallin säteilyaltistuneiden ja altistumattomien ryhmien välillä”.
Tämä on tärkeä löytö. Vaikuttavat geenit osallistuvat sellaisiin kriittisiin prosesseihin kuin siittiöiden kehitys, hormonien säätely ja solujen aineenvaihdunta . Vaikka toiminnallinen analyysi on vielä kesken, on jo vahvistettu, että jotkut näistä geeneistä liittyvät biologisiin reitteihin, jotka ovat herkkiä ionisoivalle säteilylle.
Tällaisilla muutoksilla voi olla ketjureaktioita. Muutokset geenien ilmentymisessä voivat vaikuttaa negatiivisesti hedelmällisyyteen, jälkeläisten kehitykseen tai jopa tulevien sukupolvien sukupuolikäyttäytymiseen.
Testosteroni – suuri kysymysmerkki
Huolimatta havaituista vaikutuksista lisääntymisrakenteeseen ja -toimintaan, testosteronitaso pysyi vakaana altistuneilla ja altistumattomilla sammakoilla. Tämä havainto on mielenkiintoinen, koska testosteroni on keskeinen hormoni, joka säätelee sukupuolista käyttäytymistä, toissijaisten sukupuoliominaisuuksien kehitystä ja siittiöiden tuotantoa.
Tämä viittaa siihen, että säteily ei vaikuta kaikkiin endokriinisen järjestelmän tasoihin samalla tavalla tai että organismi löytää keinoja säilyttää joitakin kriittisesti tärkeitä toimintoja hormonaalisten kompensaatiojärjestelmien avulla. Se voi myös viitata siihen, että muut tekijät, kuten oksidatiivinen stressi tai DNA-vauriot, välittävät biologisia vaikutuksia suoran hormonaalisen vaikutuksen lisäksi.
Muuttunut ekosysteemi, evoluutio käynnissä
Tutkimus ei vain osoita välittömiä seurauksia, vaan avaa myös tien syvempiin kysymyksiin pitkäaikaisesta evoluutiosta saastuneissa ympäristöissä . Voivatko nämä sammakot sopeutua geneettisesti säteilyyn? Mikä on tämän sopeutumisen hinta? Mitä tapahtuu tällaisissa olosuhteissa syntyneille jälkeläisille?
Keskittymällä lisääntymiseen tutkimusryhmä koskettaa keskeistä kysymystä. Jos säteily heikentää lajin kykyä tuottaa elinkelpoista jälkeläisiä, sen jatkuminen ekosysteemissä on uhattuna, vaikka laji fyysisesti selviytyisikin.
Kuten he selittävät tieteellisessä yhteenvedossa: ”Vaikutus lisääntymiseen on tärkein tekijä, joka määrittää populaation pitkän aikavälin elinkelpoisuuden saastuneilla alueilla”.
Lisäksi nämä tiedot ovat arvokkaita myös Fukushiman ulkopuolella. Verrattuna vastaaviin tutkimuksiin Tšernobylissä, jossa havaittiin muun muassa geneettisen monimuotoisuuden vähenemistä ja organismien tilan heikkenemistä, tämä työ auttaa luomaan vertailumallin erilaisille ydinvoiman vaikutusalueilla sijaitseville eristysvyöhykkeille ja antaa käsityksen villieläinten sietokyvystä ja kestävyydestä.Kategoria ”Tiede ja innovaatiot”PerustaElämme radioaktiivisessa maailmassa: näin radioaktiivisuus vaikuttaa jokapäiväiseen elämääsi, vaikka et sitä edes huomaa.Jose Luis Gutierrez Villanueva
Seuraavaksi: lisää analyysejä ja uusia lajeja
Vaikka tulokset ovat alustavia, tutkimus jatkuu. Ryhmä käsittelee siittiöiden liikkuvuutta koskevia tietoja ja aikoo laajentaa analyysin muihin lajeihin, mukaan lukien selkärangattomat. Lisäksi on tarkoitus arvioida tarkemmin molekyylimekanismeja, jotka osallistuvat havaittuihin reaktioihin .
On selvää, että tämä työ osoittaa, että krooninen säteilyaltistus jättää tuntuvan biologisen jäljen . Ei riitä, että vain tarkkaillaan, ”selviääkö” laji. Kysymys on siitä, miten se elää , miten se lisääntyy ja mitkä näkymättömät vaikutukset vaikuttavat solutasolla ja geneettisellä tasolla.
Näin Fukushima, kuten Tšernobyl, on muuttumassa eläväksi laboratorioksi, jossa tutkitaan sopeutumisen rajoja, mutaatioiden riskejä ja ekologisten reaktioiden monimutkaisuutta teknologisten katastrofien yhteydessä.
